Regla de las fases

Regla de las fases, en química física, expresión matemática que describe el comportamiento de los sistemas químicos en equilibrio, formulada por el físico estadounidense J. Willard Gibbs dentro de sus investigaciones sobre termodinámica. Un sistema químico consiste en cualquier combinación de componentes químicos bajo observación. Una disolución de sal en agua, por ejemplo, es un sistema químico en el que los componentes son la sal y el agua. Los componentes químicos de un sistema pueden presentarse en sus fases sólida, líquida o gaseosa. La regla de las fases es aplicable únicamente a los sistemas denominados heterogéneos, en los que dos o más fases físicamente diferentes se encuentran en equilibrio. Un sistema no puede contener más de una fase gaseosa, pero sí puede tener varias fases líquidas y sólidas. Una aleación de cobre y níquel, por ejemplo, contiene dos fases sólidas; una mezcla de tetracloruro de carbono y agua tiene dos fases líquidas; una disolución de agua con sal, tres fases (la sal es la fase sólida, el agua es la fase líquida y el vapor de agua la fase gaseosa). El agua es un ejemplo de sistema químico heterogéneo de un solo componente. Las fases líquida y gaseosa (agua y vapor de agua) se dan conjuntamente en un amplio margen de temperatura y presión. Bajo una temperatura y presión determinadas, que se conoce como el punto triple, se dan en equilibrio las tres fases: vapor de agua (gas), agua (líquido) y hielo (sólido).

La regla de las fases está representada por la ecuación F = C - P + 2, donde F es el número de variables (normalmente temperatura, presión y concentración) que pueden cambiar sin que ello provoque la desaparición de una fase o la aparición de otra nueva; C representa el número de componentes químicos del sistema, y P el número de fases presentes. La regla de las fases posibilita la correlación de gran cantidad de datos físicos y, con algunos límites, permite la predicción del comportamiento de los sistemas químicos. Esta regla se aplica en la resolución de numerosos problemas prácticos, especialmente en la preparación de aleaciones metálicas, en ingeniería química y en geología.